Maapallolla pilviä muodostuu, kun tarpeeksi vesipisaroita tiivistyy ilmasta. Ja nuo pisaroiden muodostuminen vaatii pienen pöly- tai merisuolan, jota kutsutaan tiivistymisydämeksi. Maan ilmakehässä nuo pienet pölykappaleet laskeutuvat korkealle ilmakehään, jossa ne laukaisevat pilvien muodostumisen. Mutta Marsilla?
Marsilla on jotain muuta meneillään.
Planeetatutkijat ovat havainneet pilviä Marsin keskimmäisessä ilmakehässä jo pitkään. Keskimmäinen ilmapiiri alkaa noin 30 km (18 mailia) pinnan yläpuolella. Mutta tutkijat eivät ole koskaan havainneet pölyhiukkasia, joita tarvitaan pilvien sieppaamiseen ilmakehän siihen osaan.
Uuden tutkimuksen mukaan meteoriitit vaikuttavat pilvien muodostumiseen.
"Pilvet eivät vain muodostu yksinään", kertoi Victoria Hartwick, CU Boulderin ilmakehän ja avaruusfysiikan laboratorion opiskelija ja pääkirjan kirjoittaja. "He tarvitsevat jotain, johon he voivat tiivistyä."
Joka päivä Marsin ilmakehään pääsee noin kolme tonnia pölyä. Pöly kasvaa meteoreista noin 80-90 km: n (50-56 mailin) korkeudessa. Osa siitä koaguloituu hiukkasiksi, jotka ovat riittävän suuria toimimaan kondensaatiotukkina. Tutkimuksen mukaan näihin ytimiin muodostuu vesijääpilviä, jolloin Marsin keskimmäisessä ilmakehässä havaitut pilvet muodostuvat.
Avain tähän tutkimukseen tulee NASAn MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) -aluksesta. MAVEN havaitsi meteoripölyn läpäisevissä kerroksissa korkealla Marsin ilmakehässä. Lehden mukaan tämä "ehdottaa meteoristen savuhiukkasten jatkuvaa toimitusta, jotka laskeutuvat alempiin korkeuksiin".
Hartwick ja hänen tiiminsä kääntyivät Marsin ilmakehän tietokoneisiin simulaatioihin nähdäkseen, mikä rooli tällä korkealla sijaitsevalla meteori pölyllä oli pilvien muodostumisessa. Simulaatio suunniteltiin jäljittelemään virtausta ja turbulenssia Marsin ilmakehässä.
Kun he sisällyttivät tämän 3 tonnia planeettojen välistä pölyä, simulaatiot osoittivat pilvien näkyvän heti, kun tutkijat tarkkailevat niitä. Malli ei ollut koskaan osoittanut sitä aikaisemmin.
"Mallamme ei pystynyt aikaisemmin muodostamaan pilviä näillä korkeuksilla", Hartwick sanoi lehdistötiedotteessa. "Mutta nyt, he ovat kaikki siellä, ja he näyttävät olevan kaikissa oikeissa paikoissa."
Tietenkin Marsissa pilvet ovat paljon erilaisia. Kun maalliset pilvet, kuten cumulonimbus, jota kutsutaan myös ukkosenpääiksi tai alasipilviksi, tekevät yhteydestään ilmaston ja sään selvän, Marsin pilvet ovat erilaisia. Ne muodostavat ohuina, viskiseinä kokoelmina jääkiteitä. Mutta se ei tarkoita, että heillä ei ole merkitystä Marsin ilmastossa.
Tutkimus osoitti, että näillä viskisevillä Marsin keski-ilmakehän pilvilla voi olla suuri vaikutus ilmastoon. Marsin pilvet voivat aiheuttaa korkeassa lämpötilassa nousevan jopa 10 celsiusastetta (18 astetta Fahrenheit).
Tässä tutkimuksessa on kauaskantoisia tuloksia kuin pelkkä pilvien muodostuminen. Simulaatio osoitti myös, että meteorinen pöly saa polaariset hupupilvet pääsemään korkeammalle ilmakehään. Se osoittaa myös, että kausittainen Hadley-solu on heikentynyt.
Tämä on merkittävää, koska Hadley-solulla on rooli Marsissa. Hadley-kenno on matalan leveyspiirin ilmakehän kuvio, jossa ilmaa lämmitetään päiväntasaajassa pakottaen sen nousemaan. Lämmin ilma kulkee pylväitä kohti, ja matkan aikana se jäähtyy ja laskeutuu jälleen. Joten jos nämä meteori-pölystä inspiroituneet pilvet heikentävät Hadley-solua, silloin kolmella tonnilla pölyllä on ylisuuri vaikutus ilmastoon.
Brian Toon, yksi kolmesta tutkimuksen tekijästä, on myös Coloradon yliopiston ilmakehän ja valtamertetieteiden laitokselta (ATOC). Hänen mielestään tämä tutkimus avaa ikkunan Marsin aikaisempaan ilmastoon ja siihen, kuinka planeetan pinnalla oli nestemäistä vettä.
"Yhä useammat ilmastomallit havaitsevat, että korkeat pilvet lämmittivät Marsin muinaista ilmastoa, kun joet virtaavat sen pinnan yli ja elämä olisi saattanut olla lähtöisin", Toon kertoi. "On todennäköistä, että tästä löytöstä tulee merkittävä osa ajatusta Marsin lämmittämiseen."
Meillä on taipumus ajatella planeetan säätä suurelta osin sisäisenä järjestelmänä, tietenkin muuna kuin auringonvalona. Mutta tämä tutkimus osoittaa, että tapahtumilla planeetan ympäristössä - itse aurinkokunnassa - voi olla suuria vaikutuksia säähän.
"Olemme tottuneet ajattelemaan maata, Marsia ja muita ruumiita, koska nämä ovat todella itsenäisiä planeettoja, jotka määrittävät oman ilmastonsa", sanoi Hartwick. "Mutta ilmasto ei ole riippumaton ympäröivästä aurinkokunnasta."
Paperi on nimeltään ”Maan korkealla sijaitsevien vesijääpilvien muodostuminen Marsille, jota hallitsevat planeettojen väliset pölyhiukkaset”. Kirjailijat ovat Victoria Hartwick, Brian Toon ja Nicholas Heavens Hamptonin yliopistossa Virginiassa. Paperi julkaistiin Nature Geoscience -lehdessä.
Lähteet:
- Lehdistötiedote: Meteorit auttavat Marsin pilviä muodostumaan
- Tutkimuspaperi: Maan korkeudessa sijaitsevien vesijääpilvien muodostuminen Marsille, jota kontrolloivat planeettojen väliset pölyhiukkaset
- Arizonan osavaltion yliopisto: Marsin tuuli
- Avaruuslehti: auttoivatko sirkuspilvet pitämään varhaisen Marsin lämpimänä ja märänä?
